热轧带钢层流冷却过程控制系统及应用

算并输出热输出辊道上对应各段的集管组态。此种控制模式适用于精轧出
3
口温度（FDT）是变化的、并且有轧制加减速或恒速的工艺状况，需要进
行模型学习项的更新。其控制目标为冷却速度、中间目标温度和卷取温度
热轧带钢层流冷却过程控制系统及应 用
•1.7 冷却策略
•前段主冷：显微组织以铁素体和 •珠光体为主的普碳钢和优质结构钢
数据准备完毕
2
预设定计 精轧F2机架咬钢时，由控制逻 模型预设定计算执行结
算
辑启动
束
3
修正设定 计算
精轧出口高温计检得（对于带
钢头部）、带钢定长样本达到 时，由控制逻辑启动
带钢尾部通过精轧出口 高温计
4
反馈控制
CT-ON＋时间后，经一定周
期被启动，在基础自动化中完 成
带钢中部通过卷取机前 的测温仪
5
•2.2 计算准备处理模块
•计算准备
组别索引 数据表查询 控制模式和策略 模型其它参数 热头热尾处理 头部特殊处理
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•2.3 预设定模块
•预设定计算的主要功能是根据带钢精轧出口预报温度、速度、带钢 目标厚度、带钢厚度预报值、卷取目标温度及冷却控制策略等进行 层流冷却控制设定预计算。设定计算输出结果为初始集管组态。
冷 模
•修正设定计算 •修正与带钢各样本段对应的冷却集管组态
型 六
•反馈控制计算 •由基础自动化完成
部 分
•自学习计算
•基于控制目标的实测值和模型计算值之间的 •偏差，对控制模型中的学习项进行修正，纠 •正模型预报偏差，以提高模型的预报精度，
•改善控制效果
•控制终了处理•由基础自动化完成
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学习计算
学习点到达CT位置时刻，由 控制逻辑启动
学习计算执行结束
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• 1.5 冷却控制 方式
控制方式
描述
控冷过程进行自动设定
层流冷却的初始设定和前馈控制由过 程计算机完成，基础自动化按照过程 计算机所给出的喷水组态控制相应喷 水阀门的开闭
冷却制度和规程将由操作员在终端
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2020/11/21
热轧带钢层流冷却过程控制系统及应 用
•主要内容
• 1.功能概述
• 1.1 主要设备概述 • 1.2 与其它功能的关
系 • 1.3 控制模型描述 • 1.4 启动逻辑 • 1.5 控制方式 • 1.6 控制模式 • 1.7 控制策略
• 2. 主要功能模 块
1 方法计算热输出辊道上的集管组态并输出
设定计算所使用的带钢终轧温度为从带钢长度各分段点收集精轧出口温度
2
值，按常规冷却方法计算并输出热输出辊道上对应各段的集管组态，适用 于精轧出口温度（FDT）是变化的、有轧制加减速或恒速的工艺状况，其
控制目标为卷取温度
从带钢长度各分段点收集精轧出口温度值(FDT)，按冷却速度控制方法计
•4 现场应用效果
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•4 现场应用效果
•单根集管温降大 •现场设备不稳定 •其它工艺水平不高
•RAL开发的层冷Ⅱ级过程控制模型，在现场条件较差的情况下， •取得较好的实际应用效果
热轧带钢层流冷却过程控制系统及应 用
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
•层流冷却设备安装在精轧机出口机架至卷取机之间，在过程自动化 系统和基础自动化系统的控制之下，根据带钢精轧出口的带钢温度、 速度等数据和其它工艺设备参数，经过模型运算（包括预设定计算、 修正设定计算、自学习计算），控制层流冷却区的冷却设备的集管 组态，实现对带钢的冷却模式、卷取温度和冷却速率的控制，将热 轧带钢按预定路径冷却到工艺要求的卷取温度，使其力学性能和金 相组织结构达到预定的质量要求 。
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•2.4 修正设定模块
•根据实测的各段的平均终轧温度、速 度和厚度，利用与预设定计算相同的 模型计算各个区段的特有组态，由跟 踪系统起动修正设定计算并确定输出 时刻
热轧带钢层流冷却过程控制系统及应 用
•段跟踪及前馈控制功能
•根据实测的精轧出口温度FDT和所选定的控制模式计算必要冷却 量，对喷水组态进行微调。此项微调按照分段长度周期进行，因 而需要对带钢进行分段和段跟踪。
•控制点 再控制点的定义
• 控制点的个数为： N_control = int（带钢长度/跟踪区段长度） • 再计算点个数为： 3
• 再计算开始区个数：3
• 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
•控制点 •再计算点3对应的再计算开始区
• 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
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• 1.1 主要设备概述
主要设备
输出辊道上部U形管和下部喷射管 侧喷集管 垂直喷射集管 空气吹扫装置 主冷区和精冷区
功能
水冷 残留水清扫 前馈和反馈
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•1.2 层冷模型与其它功能的关系
•过程设
•精轧设定数据
定系统 •PDI数据
•
2.1 计算准备处理
•
2.2 预设定模块
•
2.3 修正设定模块
•
2.4 自学习模块
• 3.通用处理模
块
• 3.1 常规冷却设定 • 3.2 冷却速度设定 • 3.3 常规冷却再设定 • 3.4 冷却速度再设定
• 4.数学模型说 热轧带钢层流冷却过程控制系统及应 用
•层流冷却过程设定模型
• 1 功能概述
•空冷时温 度
•第k组集管 水冷温降
•一根集管的 •第j组集管 •第i组集管 •水冷温降 水冷温降 水冷温降
•FDT点
•目标卷取温度
•带钢位置
•CT点
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•各组集管后的带钢温度及必要冷却量的计算 •最末集管开启顺序
热轧带钢层流带钢温度 •必要冷却量
•从再计算区开始 •的集管组态
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•3.3 冷却速度设定计算
•1、从FDT到P1的冷却过程； •2、是从P1到P2的冷却过程； •3、是从P2到目标卷取温度的冷却过程。
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•3.4 冷却速度再设定计算
2020/11/21
热轧带钢层流冷却过程控制系统及应 用
•1、再计算点在P1集管组之前（包括P1集管组）； •2、再计算点在P1集管组和P2集管组之间（包括P2集管组）； •3、是再计算点在P2后。
•式中，ΔTlast：必要冷却量；
•
FDT： 实测终轧温度；
•
ΔTx： 到当前计算区间为止的带钢冷却温降累积值；
•
ΔTfbk： 反馈段的初始温降；
•
ΔTair_before：从再计算区到使用的卷取高温计处的空冷温降；
(HMI)
输入，并可对其进行存储，供操作员
由操作员通过终端对控冷过 选择
程进行设定
调用。
由基础自动化完成带钢的头尾跟踪、
反馈
和精轧机抛钢后的前馈控制功能。
手动控制方式
完全由操作工启/停冷却设备的运行
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•1.6 冷却模式
模式
描述
• 缺省模式
设定计算所使用的带钢终轧温度为带钢头部温度值，按常规冷却
• •
•其它功能还包括 •
• • •
带钢位置的过程控制级跟踪 模型中各种组别的确定
常规冷却控制设定计算（仅以卷取温度为控制目 的） 冷却速度控制计算 一组集管内的水冷温降计算 空冷温降计算
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•1.4 启动逻辑
No 功 能
启动时刻
终了时刻
1
计算准备 处理
精轧前测温仪检得带钢
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•现场特殊情况
•过程设
•精轧设定数据
定系统 •PDI数据
•实测 数据
•层冷 模型
•自学 习
•报表文件
•设 定结 果
•历史数据 •层别数据 •报警信息
•终端 •Ⅱ级 •Ⅰ 级
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•4 现场特殊情况下的特殊处理
•N=5 •文件保存
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•
ΔTair[i]： 第i组集管对应的空冷温降；
•
ΔTvt: 垂直喷射温降。
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•4 现场应用条件
•板坯出炉温度均匀
•良好的冷却效果
•精轧出口温度均匀 •精轧出口速度均匀 •精轧出口厚度均匀 •层冷冷却能力均匀 •层冷冷却能力稳定
•预设冷却路径 •理想的组织性能
•全线的高精度轧制及相关的辅助功能，以及对设备、模型的精心维护
热轧带钢层流冷却过程控制系统及应 用
•热头热尾处理功能
•为了保证硬质材、厚板的头尾部的卷形良好和方便卷取，需要 将带钢头尾部的温度提高，此功能称为热头热尾处理。可以通 过把带钢头尾端的目标温度在某一定区间范围提高来实现热头 热尾功能。
•尾部速度预测及温度补偿
•由基础自动化级完成
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•①：控制点到本次计算时刻已通过集管组的
水
•温
• 冷温降累积值
•度
•②：控制点由下一时刻开始的必要冷却
•FDT
量
•① •②
•空冷时卷取温度
•末集管中每根集 管的水冷温降
•每根集管的 •第j组集管 •第i组集管 •水冷温降 水冷温降 水冷温降